KR20150111992A

KR20150111992A - 변형된 큐브 코너 요소를 갖춘 재귀반사성 시트류

Info

Publication number: KR20150111992A
Application number: KR1020157023165A
Authority: KR
Inventors: 마이클 벤톤 프리; 마틴 비 월크; 롤프 더블유 비어내쓰
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-10-06
Also published as: US20150369975A1; EP2948805A1; JP2016509696A; WO2014116431A1; BR112015018001A8; CN104956242A; CN104956242B; BR112015018001A2; JP6796378B2

Abstract

맞춰진 광학 특성을 갖는 재귀반사성 용품과 이를 제조하기 위한 방법. 본 출원에 따른 재귀반사성 용품은 감소된 광학 활성 체적과 감소된 활성 체적 높이를 갖는 변형된 큐브 코너 요소를 포함한다. 예시적인 재귀반사성 용품은 재귀반사 조건 하에서 시임 용접부(seam weld), 타일링 라인(tiling line) 또는 결함에 의해 유발되는 최소화된 콘트라스트, 상이한 관찰 조건에서 식별가능한 마킹 및 감소된 전체 재귀반사율 중 적어도 하나를 갖는다.

Description

변형된 큐브 코너 요소를 갖춘 재귀반사성 시트류{RETROREFLECTIVE SHEETING HAVING DEFORMED CUBE CORNER ELEMENTS}

본 출원은 일반적으로 신규한 재귀반사성 용품(retroreflective article); 및 그의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 본 출원은 보다 상세하게는 재귀반사성 시트류(retroreflective sheeting) 내의 변형된 큐브 코너 요소(cube corner element)에 관한 것이다. 그러한 재귀반사성 시트류의 예시적인 사용에는 예를 들어 표지판(sign), 번호판(license plate), 및 인쇄된 시트류가 포함된다.

재귀반사성 재료는 재료에 입사되는 광을 발광원(originating light source)을 향해 다시 방향전환시키는 능력을 특징으로 한다. 이러한 특성은 다양한 교통 용도 및 개인 안전 용도를 위한 재귀반사성 시트류의 광범위한 사용으로 이어졌다. 재귀반사성 시트류는 다양한 물품, 예를 들어 도로 표지, 바리케이드(barricade), 번호판, 도로 표지병(pavement marker) 및 표시 테이프(marking tape)뿐만 아니라, 차량 및 의류용 재귀반사성 테이프에 통상 이용된다.

알려진 두 가지 타입의 재귀반사성 시트류는 미소구체-기반 시트류(microsphere-based sheeting) 및 큐브 코너 시트류(cube corner sheeting)이다. 때때로 "비드형"(beaded) 시트류로 지칭되는 미소구체-기반 시트류는, 전형적으로 바인더 층 내에 적어도 부분적으로 매립되는 그리고 입사광을 재귀반사하도록 관련 경면 또는 확산 반사 재료(예컨대, 안료 입자, 금속 플레이크 또는 증기 코트 등)를 갖는 다수의 미소구체를 채용한다. 비드형 재귀반사기의 대칭적인 기하학적 형상으로 인해, 미소구체-기반 시트류는 배향에 상관없이, 즉 시트류의 표면에 수직한 축을 중심으로 회전될 때 동일한 광 귀환(light return)을 보인다. 이러한 이유로, 비드형 재귀반사성 시트류에 의해 귀환되는 광의 분포가 대체로 회전 대칭적이라고 한다. 따라서, 0 내지 360도의 프레젠테이션 각도(presentation angle)에서 재귀반사 계수(재귀반사율; cd/lux/m² 또는 Ra의 단위로 표현됨)를 측정하거나 관찰할 때 또는 0 내지 360의 배향 각도에서 측정할 때, 비드형 시트류의 재귀반사율의 변화가 비교적 거의 없다. 이러한 이유로, 그러한 미소구체-기반 시트류는 이 시트류가 표면 상에 배치되는 배향에 대해 비교적 낮은 감도를 갖는다. 그러나, 그러한 시트류는 일반적으로 큐브 코너 시트류보다 낮은 재귀반사 효율을 갖는다.

때때로 "프리즘형"(prismatic) 시트류로 지칭되는 큐브 코너 재귀반사성 시트류는, 실질적으로 평면인 제1 표면 및 복수의 기하학적 구조체를 포함하는 제2 구조화된 표면을 갖는 얇은 투명 층을 전형적으로 포함하며, 복수의 기하학적 구조체의 일부 또는 전부는 큐브 코너 요소로서 구성된 3개의 반사 면을 포함한다. 큐브 코너 재귀반사성 시트류는 구조화된 표면을 가진 마스터 주형을 먼저 제조함으로써 통상 생산되는데, 그러한 구조화된 표면은, 최종 시트류가 큐브 코너 피라미드를 가지는지 또는 큐브 코너 공동(cavity)을 가지는지 (또는 이 둘 모두를 가지는지) 여부에 따라, 최종 시트류에서의 원하는 큐브 코너 요소 기하학적 형상 또는 그의 네거티브 (반전) 복제물 (negative (inverted) copy)에 대응한다. 주형은 이어서 니켈 전주(nickel electroforming)와 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 복제되어, 엠보싱, 압출, 또는 주조-경화와 같은 공정에 의해 큐브 코너 재귀반사성 시트류를 형성하기 위한 공구(tooling)를 생성한다. 미국 특허 제5,156,863호(프리콘(Pricone) 등)는 큐브 코너 재귀반사성 시트류의 제조에 사용되는 공구를 형성하기 위한 공정의 예시적인 개관을 제공한다. 마스터 주형을 제조하기 위한 알려진 방법은 핀-번들링(pin-bundling) 기술, 직접 기계가공 기술, 및 박층(lamina)을 채용하는 기술을 포함한다. 이들 미세복제 공정은 원하는 프리즘형 구조체의 네거티브 이미지(negative image)를 갖는 미세구조화된 공구로부터 정밀하고 정확하게 복제된 프리즘형 구조체를 갖춘 재귀반사성 시트류를 생성한다.

본 발명자는 재귀반사성 용품의 광학 특성(예컨대, 재귀반사율)을 효율적으로 맞출 필요성을 인식하였다. 일 태양에서, 본 출원의 발명자는 특정 공구를 생성할 필요 없이 프리즘형 재귀반사성 시트류를 신속히 변경시키기 위한 방법을 개발하고자 하였다. 다른 태양에서, 본 발명자는 프리즘형 재귀반사성 용품의 적어도 일부분의 광학 특성을 선택적으로 변경시키고자 하였다. 또 다른 태양에서, 본 발명자는 재귀반사 조건 하에서 시임 용접부(seam weld) 및/또는 타일링 라인(tiling line)에 의해 유발되는 콘트라스트를 최소화시키고자 하였다. 다른 태양에서, 본 발명자는 상이한 관찰 조건에서 식별가능한 마킹(marking)을 생성하고자 하였다. 몇몇 경우에, 이들 마킹은 재귀반사성 시트류의 근원 및/또는 유형에 관한 정보를 제공하기 위해 사용된다. 다른 경우에, 마킹은 보안 특징부(security feature)로서 사용된다.

일 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되, 상기 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점이 열 변형되어 변형된 큐브 코너 요소를 생성한다.

다른 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되, 상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부는 열 전단되고, 상기 열 전단된(thermally sheared) 큐브 코너 요소는 그레이스케일(grayscale) 마킹을 형성한다.

또 다른 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 감소된 광학 활성 체적(optically active volume)을 갖는 변형된 큐브 코너 요소의 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 포함하며, 상기 어레이는 다수의 픽셀, 제1 총 광 귀환 값(light return value)을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제1 픽셀과, 상기 제1 픽셀에 인접하며 상기 제1 총 광 귀환 값과 상이한 제2 총 광 귀환 값을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제2 픽셀을 포함한다.

다른 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 용품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 제공하는 단계; 상기 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점을 열 변형시켜 변형된 큐브 코너 요소를 형성하는 단계를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 용품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 복수의 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 제공하는 단계; 및 상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부를 열 전단하는 단계를 포함하며, 상기 열 전단된 큐브 코너 요소는 그레이스케일 마킹을 형성한다.

하기의 상세한 설명을 읽음으로써 이들 및 다양한 기타 특징 및 이점이 명백해질 것이다.

본 발명은 본 발명의 다양한 실시 형태들에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부된 도면과 관련하여 고려하면 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 재귀반사성 시트류의 단면도이다.
도 2는 본 출원에 따른 예시적인 재귀반사성 시트류의 단면도이다.
도 3은 본 출원에 따른 예시적인 재귀반사성 시트류의 사진이다.
도 4는 본 출원에 따른 다른 예시적인 재귀반사성 시트류의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 재귀반사성 시트류의 사진이다.
도 6a와 도 6b는 본 출원에 따른 마킹을 포함하는 예시적인 재귀반사성 시트류의 사진이다.
도 7a와 도 7b는 본 출원에 따른 마킹을 포함하는 다른 예시적인 재귀반사성 시트류의 사진이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 출원에 따른 예시적인 재귀반사성 시트류의 현미경사진이다.
도 9a 내지 도 9d는 각각 도 8a 내지 도 8d의 예시적인 재귀반사성 시트류에 따른 변형된 큐브 코너 요소의 광학 활성 체적의 상부를 예시한다.
도 10a 내지 도 10d는 큐브 코너 요소의 쌍의 단면의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 11은 집합적으로 그레이스케일 마킹을 형성하는 인지된 휘도 값 x₁ ― x_n을 갖는 이미지 요소(픽셀)의 m × n 매트릭스를 예시한다.
도 12는 도 11에 도시된 m × n 매트릭스의 3개의 인접한 이미지 요소(픽셀)를 예시하며, 이미지 요소 중 둘이 변형된 큐브 코너 요소를 포함하고 있다.
도 13과 도 14는 다양한 입사각과 배향각에서 총 광 귀환 대 최초 체적 높이에 대한 변위된(displaced) 체적 높이 (%)의 선도이다.
도면들은 반드시 축척대로 된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호들은 유사한 구성요소들을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 다른 도면에서 동일한 도면 부호로 표시된 그 구성요소를 제한하려는 것이 아님을 이해할 것이다.

하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 몇몇 특정 실시 형태들이 예시에 의해 도시되어 있는 첨부 도면들의 세트를 참조한다. 다른 실시 형태들이 고려되고 이들은 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.

본 출원의 재귀반사성 시트류는 바람직하게는 큐브 코너 시트류이며, 이는 때때로 프리즘형 시트류로 지칭된다. 도 1은 대체로 평탄한 전방 표면(즉, 전면)(110)과, 큐브 코너 요소(130)의 어레이를 포함하는 구조화된 후방 표면(120)(즉, 후면)을 갖춘 종래 기술의 프리즘형 시트류(100)의 단면도를 도시한다. 전형적으로, 큐브 코너 요소는 단일 꼭지점(134)에서 교차하는 3개의 상호 수직 광학 면(132)을 포함한다. 이 면은 꼭지점이 밑면의 중심과 수직으로 정렬된 상태에서 서로 실질적으로 수직할 수 있다 (방의 모서리에서와 같이). 광학 면들 사이의 각도는 전형적으로 어레이 내의 각각의 큐브 코너 요소에 대해 동일하고, 약 90도일 것이다. 그러나, 이 각도는 예를 들어 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,775,219호(애플돈(Appledorn) 등)에 기술된 바와 같이 90도로부터 벗어날 수 있다. 큐브 코너 요소의 꼭지점은 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,588,258호(후프만(Hoopman))에 개시된 바와 같이 밑면의 중심에 대해 기울어질 수 있다.

일반적으로, 광원으로부터 코너 큐브 요소에 입사하는 광은 3개의 수직 큐브 코너 광학 면들의 각각으로부터 내부 전반사되고, 다시 광원을 향해 방향전환된다. 사용 중, 재귀반사기는 전면이 대체로 의도된 관찰자의 예상 위치와 광원을 향해 배치되는 상태로 배열된다. 전방 표면에 입사하는 광은 시트로 들어가고, 요소의 3개의 면들의 각각에 의해 반사되어, 실질적으로 광원을 향하는 방향으로 전방 표면을 빠져 나간다.

경면 반사 코팅 또는 반사 층(미도시)이 재귀반사를 촉진시키기 위해 큐브 코너 요소 상에 배치될 수 있다. 적합한 반사 코팅은 알루미늄, 은, 또는 니켈과 같은 금속의 증착 또는 화학적 침착과 같은 알려진 기술에 의해 적용될 수 있는 금속 코팅(미도시)을 포함한다. 적합한 반사 층에는 다층 광학 필름이 포함된다. 프라이머(primer) 층이 반사 코팅 또는 층의 부착을 촉진시키기 위해 큐브 코너 요소에 적용될 수 있다. 대안적으로, 밀봉 필름이 사용될 수 있다. 재귀반사성 용품을 위한 예시적인 밀봉 필름이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,611,251호(타카르(Thakkar) 등)에 개시된다.

본 출원의 하나의 이점은 새로운 공구를 생성하거나 기존 공구를 변경시킬 필요 없이 완성된 재귀반사성 시트류 상의 마킹을 신속히 생성 및/또는 변경시킬 수 있다는 것이다. 본 출원의 다른 이점은 재귀반사성 시트류의 광학 특성을 맞추고 상이한 ASTM 규격을 충족시키는 용품을 생성할 수 있다는 것이다.

프리즘형 재귀반사성 시트류는 입사광의 대부분을 광원을 향해 귀환시키는 것으로 알려져 있다 (문헌 [Smith, K. Driver-Focused Design of Retroreflective Sheeting For Traffic Signs, in Transportation Research Board 87th Annual Meeting: Compendium of Papers DVD, Washington D.C. 2008]). 많은 구매가능한 제품은, ASTM D 4956-11a에 기재된 바와 같이, ASTM 타입 III, VII, VIII, IX, 및 XI과 같은, 높은 재귀반사율 규격(예컨대, 0.2도 관찰각과 -4도 입사각에 대해 제곱미터당 300 내지 1000 칸델라/럭스 (cpl)의 범위 내의 재귀반사율(RA) 또는 휘도)을 충족시키기 위해 프리즘형 큐브 코너 미세구조체에 의해 제공되는 비교적 높은 재귀반사율(광원을 향한 광 귀환)에 의존한다.

그러나, 프리즘형 큐브 코너 미세구조체는, ASTM D 4956-11a에 기재된 바와 같이, ASTM 타입 I 및 II와 같은, 보다 낮은 재귀반사율 규격(예컨대, 백색 시트류의 경우 0.2도 관찰각과 -4도 입사각에 대해 70 내지 250 cpl의 범위 내의 RA)을 충족시키도록 설계된 제품에 전형적으로 사용되지 않았다. 대신에, 구매가능한 ASTM 타입 I 및 II 제품은 광학 요소로서 중합체 재료의 다수의 층 내에 매립되는 유리 비드를 전형적으로 사용한다. 전형적으로 진공 침착된 알루미늄인 정반사성 코팅은 재귀반사를 가능하게 하도록 광 초점 부근에서 유리 비드 후방에 위치된다.

ASTM 타입 I 및 II 또는 상당하는 세계적 규격과 같은 더 낮은 재귀반사율 규격을 충족시키는 제어된 재귀반사율을 갖는 프리즘형 재귀반사성 시트류의 일 예는 미국 특허 출원 공개 제2010/103521호(스미스(Smith) 등)에 기재된다. 일 태양에서, 본 출원의 발명자는 더 낮은 재귀반사율 프리즘형 시트류를 생성하기 위한 대안적인 방법을 개발하고자 하였다.

본 출원의 방법은 새로운 공구의 생성 또는 기존 공구의 변경을 필요로 하지 않으면서, 여전히 미세복제 공정과 관련된 이득을 유지시킨다. 본 출원의 몇몇 실시 형태에서, 재귀반사성 시트류 내의 큐브 코너 요소의 대부분은 전체 시트류의 평균 재귀반사율(휘도)이 감소되도록 적어도 부분적으로 변형된다. 본 출원의 다른 실시 형태에서, 큐브 코너 요소는 마킹을 형성하도록 선택적으로 변형된다.

도 2는 본 출원에 따른 예시적인 재귀반사성 용품의 단면도이다. 프리즘형 시트류(200)는 대체로 평탄한 전방 표면(210)과, 변형된 큐브 코너 요소(235)를 포함하는 구조화된 후방 표면(220)을 포함한다. 큐브 코너 요소의 최초 형상(즉, 변형 전의 형상)은 꼭지점(234)(점선으로 도시됨)에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 포함하였다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "대체로 수직한 면"은 이 면들이 만나는 각도가 위에서 교시된 바와 같이 수직으로부터 약간 벗어나는 실시 형태를 포함하도록 의도되는 것이 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "변형시키는", "변형", 또는 "변형된"은 큐브 코너 요소의 광학 활성 체적(optically active volume)의 변경과 관련된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "광학 활성 체적"(Vo 또는 Vd)은 재귀반사에 기여하는 각각의 큐브 코너 요소의 체적 또는 부분과 관련된다. 최초 광학 활성 체적(Vo)은 최초 큐브 코너 요소(즉, 변형 전의 큐브 코너 요소)의 광학 활성 체적과 관련된다. 최초 광학 활성 체적(Vo)은 도 2에 도시된 상응하는 최초 활성 체적 높이(Ho)를 갖는다. 본 출원에 따르면, 큐브 코너 요소의 변형은 재귀반사성 시트류에 재료를 추가하거나 재귀반사성 시트류로부터 재료를 제거함으로써 달성되지 않는다. 대조적으로, 변형은 큐브 코너(예컨대, 피라미드형 질량체(mass))의 팁(꼭지점)으로부터 질량체의 변위를 통해 일어나는데, 이는 재귀반사에 기여하지 않는 (즉, 광학적으로 불활성인) 변위된 체적(Vx)을 생성하게 된다. 그 결과, 변형된 큐브 코너 요소는 감소된 광학 활성 체적(Vd)과 감소된 활성 체적 높이(Hd)를 가지며, 이는 또한 도 2에 도시되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "변위된 체적"(Vx)은 재귀반사에 기여하지 않는 (즉, 광학적으로 불활성인) 변형된 큐브 코너 요소의 변위된 부분(236)과 관련된다. 변위된 체적 높이(Hx)는 도 2에 도시된 바와 같이 변위된 체적(Vx)의 높이이고, 최초 체적 높이(Ho)의 백분율로 표현될 수 있다. 예를 들어, 10%의 Hx는 Hx가 최초 체적 높이의 10%와 동일하다는 것을 의미한다. 변형된 큐브 코너 요소(235)의 광학 특성(예컨대, 재귀반사율(RA))은 최초 (비-변형된) 요소의 광학 특성과 상이하다.

본 출원에 따른 프리즘형 시트류의 재귀반사율은 (i) 변형된 큐브 코너 요소의 개수; 및/또는 (ii) 큐브 코너 요소가 변형되는 정도에 따라 변경될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 반사성 시트류의 큰 영역에 걸친 총 광 귀환(total light return, TLR)의 감소(attenuation)는 재귀반사성 시트류 내의 큐브 코너 요소의 대부분을 변형시킴으로써 달성된다. 몇몇 실시 형태에서, 큐브 코너 요소의 30% 이상이 변형된다. 다른 실시 형태에서, 큐브 코너 요소의 50% 이상이 변형된다. 다른 실시 형태에서, 큐브 코너 요소의 60% 이상이 변형된다. 다른 실시 형태에서, 큐브 코너 요소의 70% 이상이 변형된다. 또 다른 실시 형태에서, 큐브 코너 요소의 80% 이상이 변형된다.

큐브 코너 요소가 변형되는 정도는 변할 수 있다. 몇몇 경우에, 큐브 코너 요소의 꼭지점의 단지 작은 부분만이 변형된다 (예컨대, 감소된 활성 체적 높이(Hd)가 최초 큐브 높이(Ho)의 약 85% 내지 약 99%에 해당된다). 다른 경우에, 변형은 감소된 활성 체적 높이(Hd)가 최초 큐브 높이(Ho)의 약 50% 내지 약 85%에 해당하는 상태가 되도록 큐브 코너 구조체를 더 아래로 확장시킬 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 큐브 코너 요소는 완전히 변형될 수 있다 (예컨대, 감소된 활성 체적 높이가 최초 큐브 높이의 약 0%에 해당함). 변형된 큐브 코너 요소의 재귀반사율은 감소된 광학 활성 체적과 감소된 활성 체적 높이에 좌우된다. Hd가 Ho에 더 근접할수록, 변형된 큐브 코너 요소의 재귀반사율이 더 커지게 되는데, 이때 이 재귀반사율은 최초 큐브 코너 요소의 재귀반사율에 근접하게 된다.

몇몇 실시 형태에서, 도 3에 도시된 바와 같은, 큐브 코너 재료의 브리지(bridge)가 인접한 변형된 큐브 코너 요소들 사이에 형성된다. 이 실시 형태에서, 변형된 큐브 코너 요소는 그 개시가 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,588,258호(후프만)에 기재된 바와 같이 대응 쌍(335a, 335b)으로서 준비된다. 예를 들어, 사용되는 방법과 변형이 일어날 때 재귀반사성 시트류가 (만약 이동된다면) 이동되는 배향(예컨대, 종방향(즉, 용품의 길이를 따른 방향)으로의 이동)에 따라, 브리지(337)가 도 3에 도시된 바와 같이 큐브 코너 요소의 대응 쌍 사이에 형성된다. 대안적으로, 브리지는 인접하지만 대응하지 않는 변형된 큐브 코너 요소들 사이에 형성될 수 있다.

도 4는 본 출원에 따른 다른 예시적인 재귀반사성 용품의 단면도이다. 프리즘형 시트류(400)는 대체로 평평한 전방 표면(410)과 이 평평한 표면(410) 반대쪽의 구조화된 표면(420)을 포함한다. 구조화된 표면(420)은 최초 큐브 코너 요소(430), 변형된 큐브 코너 요소(435), 및 이들 큐브 코너 요소(430, 435)에 인접한 금속 코팅(460)을 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 변형된 큐브 코너 요소(435)는 열 변형되었다. 열이 큐브 코너 요소에 가해져, 하부의 큐브 코너 요소가 용융 및/또는 연화되게 하였다. 그 결과, 금속 코팅은 변형, 파열 및/또는 변형된 큐브 코너 요소(435)로부터 제거되어, 큐브 코너 요소의 일부분을 노출된 상태(435c)가 되게 하였다. 접착제 층(470)이 재귀반사성 용품(400)을 기재(미도시)에 고정시키기 위해 선택적으로 사용된다. 접착제 층(470)이 사용될 때, 변형된 큐브 코너 요소의 노출된 부분(435c)이 접착제 층(470)과 접촉하고 재귀반사가 방해된다 (즉, 노출된 부분이 광학적으로 불활성이 되게 한다).

도 5는 도 4에 도시되고 그리고 아래의 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조된 재귀반사성 시트류의 사진이다. 금속 코팅(560)은 파열, 변형, 및 변형된 큐브 코너 요소(535)의 꼭지점으로부터 이동되어, 요소의 일부분을 노출된 상태(535c)가 되게 하였다.

본 출원의 몇몇 실시 형태는 ASTM D4596-09에 따라 0도와 90도 배향에서 -4도의 입사각과 0.2도의 관찰각에 대해 약 70 cd/lux/m² 내지 약 250 cd/lux/m²의 평균 휘도를 보이는 변형된 큐브 코너 요소의 어레이를 포함하는 재귀반사성 시트류와 관한 것으로, 여기서 이 시트류는 백색 또는 은색 중 하나인 색을 갖는다.

다른 태양에서, 본 출원의 발명자는 큐브 코너 요소를 선택적으로 변형시켜, 상이한 관찰 조건(예컨대, 조명 조건, 관찰각, 입사각)에서 식별가능한 패턴(마킹)을 생성하고자 하였다. 몇몇 실시 형태에서, 마킹은 장식적인 목적을 위해 사용될 수 있고, 예를 들어 이미지 또는 로고를 형성할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 마킹은 식별 표시(identifying indicia)로서 사용될 수 있으며, 이는 최종 사용자가 예를 들어 재귀반사성 용품의 제조자 및/또는 로트 번호(lot number)를 식별할 수 있게 한다. 또 다른 실시 형태에서, 마킹은 보안 마크(security mark)로서 사용될 수 있으며, 이들은 바람직하게는 손 및/또는 기계에 의한 복제가 어렵거나, 안전하고/하거나 입수하기 어려운 재료를 이용하여 제작된다. 보안 마킹을 갖춘 재귀반사성 시트류는 보안 문서, 여권, 신분증, 금융 거래 카드(예컨대, 신용 카드), 번호판, 또는 다른 표지판의 조작방지 이미지를 확보하는 것과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 보안 마킹은 관찰자가 조명 조건 및/또는 보안 마크의 시점을 변화시킬 때 관찰자에 대한 외양을 변화시킬 수 있다. 보안 마크는 예를 들어 형상(shape), 도형(figure), 심벌(symbol), 신속 응답(quick response, QR) 코드, 디자인, 문자, 숫자, 영숫자 문자, 및 표시를 비롯한 임의의 유용한 마크일 수 있다.

특정 그래픽 이미지 또는 마크를 갖는 비드형 시트류가 번호판의 진위 또는 유효한 발행을 확인하는 수단으로서의 역할을 하기 위해 번호판에 사용되었다. 비드형 시트류를 사용하여 번호판에 사용하기 위한 보안 마크는 예를 들어 미국 특허 제7,068,434호(플로르작(Florczak) 등)에 기재된다. 이러한 보안 마크는 시트류 위 또는 아래에 떠 있는 것으로 보이는 합성 이미지로서 비드형 시트류 내에 형성된다. 그 외양으로 인해, 이러한 유형의 보안 마크는 일반적으로 플로팅 이미지(floating image)로 지칭된다.

식별 표시를 포함하는 프리즘형 재귀반사성 시트류는 예를 들어 미국 특허 제8,177,374호(우(Wu))에 기재되며, 여기서 평면 변동부(disturbance)가 공구 판의 선택된 면 상에 형성되어, 집합적으로 식별 표시를 형성한다. 변형된 공구 판을 사용하여 제조되는 재귀반사성 시트류는 공구 판의 평면 변동부의 역상(inverse)에 해당하는 식별 표시를 포함한다. 우의 특허에 기재된 방법의 하나의 불리한 점은 제조의 용이성 및 비용과 관련된다. 공구 판은 생성하기 어렵고 고가이다. 또한, 식별 표시에 대한 변경이 요망될 때, 새로운 변형된 공구 판의 생성이 필요하게 된다. 따라서, 새로운 공구 판의 제조나 기존 공구 판의 변경을 필요로 하지 않는 마킹을 재귀반사성 시트류 내에 형성하는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이, 본 출원의 하나의 이점은 새로운 공구를 생성하거나 기존 공구를 변경시킬 필요 없이 완성된 재귀반사성 시트류 상에 마킹을 생성할 수 있다는 것이다. 본 출원의 다른 이점은 마킹이 변경될 수 있는 용이성과 속도이며, 따라서 그것의 의도하는 용도에 따라 마킹의 맞춤화(customization)를 가능하게 한다. 일 태양에서, 본 출원은 큐브 코너 요소를 선택적으로 변형시키는 (예컨대, 상기 요소에 열을 선택적으로 가함으로써 변형시키는) 것에 관한 것이다. 재귀반사성 시트류의 구조화된 표면에 가해지는 열과 압력의 양은 의도하는 큐브 코너 요소 변형에 좌우될 것이다. 일반적으로, 더 높은 온도 및/또는 더 높은 압력은 더 큰 변형을 생성하여, 이는 더 큰 감소된 광학 활성 체적(Vd) 및 감소된 활성 체적 높이(Hd)로 이어진다. 본 출원의 방법은 인접한 큐브 코너 요소의 제어식 변형을 가능하게 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "제어식 변형" 또는 "제어가능하게 변형시키는"은 상이한 큐브 코너 요소에 걸쳐 변화하는 감소된 광학 활성 체적과 감소된 활성 체적 높이를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, 제1 큐브 코너 요소가 제1의 감소된 광학 활성 체적(Vd1) 및 감소된 활성 체적 높이(Hd1)를 가질 수 있고, 원래 제1 큐브 코너 요소의 동일한 체적과 높이를 갖는 제2 큐브 코너 요소가 제2의 감소된 광학 활성 체적(Vd2) 및 감소된 활성 체적 높이(Hd2)를 가질 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, Vd1 및 Hd1은, 최초 광학 활성 체적(Vo)과 최초 광학 활성 높이(Ho)의 백분율로 표현될 때, 각각 Vd2 및 Hd2보다 더 크다. 이들 실시 형태에서, 제1 큐브 코너 요소는 제2 큐브 코너 요소보다 더 높은 재귀반사율을 갖는다. 그 결과, 제2 큐브 코너 요소는 재귀반사 조건 하에서 제1 큐브 코너 요소보다 어둡게 보인다. 주변 확산 조건(ambient diffuse condition) 하에서, 제2 큐브 코너 요소는 제1 큐브 코너 요소보다 더 많은 광을 확산(산란)시켜, 더 밝게 보인다.

몇몇 실시 형태에서, 예를 들어 음영 및/또는 색조 변화를 갖는 이미지의 재현과 같은, 반사율의 위치적 변화를 갖는 복합 마킹을 생성하는 것이 바람직하다. 그러한 마킹은 향상된 콘트라스트를 갖는 그래픽 이미지를 생성하기 위해 시트류의 전면 상의 인쇄된 그래픽 이미지와 정렬될 (예컨대, 정합되어 제공될) 수 있다. 그러한 패턴은 미적으로 보기 좋을 뿐만 아니라, 복제되기 어려우므로 보안 마킹을 형성하는 데 특히 유용하다.

본 방법의 하나의 이점은 큐브 코너 요소를 제어가능하게 변형시킴으로써 생성되는 그러한 복합 마킹을 그레이스케일(grayscale) 마킹을 사용하여 생성할 수 있다는 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "그레이스케일"은 회색의 색조로 구성됨을 의미하며, 이때 각각의 색조는 흑색(0)으로부터 백색(2ⁿ - 1, 여기서 n은 이미지의 비트 심도(bit depth)임)까지 변하는 그레이스케일 값에 의해 한정된다. 예를 들어, 8-비트 그레이스케일 이미지는 범위가 0(흑색)으로부터 255(백색)에 이르는 256가지 회색도(gray level)를 갖는다. 전형적으로, 그레이스케일 값을 목표 회색(명도 또는 휘도) 값에 맵핑하기 위해 수학적 함수(이미지 감마-보정 함수)가 사용된다. 그레이스케일 이미지는 사진 이미지의 렌더링(rendering), 표시, 또는 인쇄에 특히 유용하다.

도 6a와 도 6b는 본 출원에 따른 그리고 아래의 실시예 3에 기술된 바와 같이 제조된 재귀반사성 시트류 상의 복합 마킹의 사진이다. 복합 마킹은 레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci)의 모나리자(Mona Lisa)의 그레이스케일 이미지로 구성되었다. 도 6a는 확산 가시 광 조건 하에서 촬영된 디지털 사진이다. 도 6b는 섬광등(flashlight)과 디지털 카메라를 사용하여 가시 재귀반사 조건 하에서 촬영된 디지털 사진이다. 모나리자의 모발과 의복을 생성하기 위해 보다 높은 열 고정(heat setting)이 사용되었고, 그 결과, 모발과 의복은 확산 가시 조건 하에서 더 밝게 보인다. 위에서 설명된 바와 같이, 더 높은 온도에 노출된 변형된 큐브 코너 요소는 최초 (즉, 변형 전의) 큐브 코너 요소보다 더 감소된 광학 활성 체적 및 활성 체적 높이를 갖는다.

도 7a와 도 7b는 본 출원에 따른 그리고 아래의 실시예 4에 기술된 바와 같이 제조된 재귀반사성 시트류 상의 다른 복합 마킹의 사진이다. 변화하는 음영을 갖는 구체의 4개의 열을 갖춘 패턴이 사용되었다. 가해지는 열의 양은 원하는 재귀반사 휘도에 따라 변하였다. 도 7a는 확산 가시 조건 하에서 촬영된 실시예 4의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 도 7b는 재귀반사 조건 하에서 촬영된 실시예 4의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 도 6a 및 도 6b와 유사하게, 더 높은 온도에 노출된 변형된 큐브 코너 요소는 확산 조건 하에서 더 밝게 보이는 반면(예컨대, 상부 2개 열의 구체의 윤곽과 하부 2개 열의 구체의 중심), 더 낮은 온도에 노출된 변형된 큐브 코너 요소는 더 적게 변형되었으며, 따라서 재귀반사 조건 하에서 더 밝게 보인다.

몇몇 실시 형태에서, 큐브 코너 요소는 열 변형된다 (즉, 열을 가함으로써 변형된다). 특히, 열 변형된 큐브 코너 요소는 예를 들어 열기계 변형되거나 열 전단될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 변형은 방사선 흡수체(예컨대, 적외선 흡수체)를 포함하는 큐브 코너 요소를 포함함으로써 달성되며, 여기서 그러한 큐브 코너 요소는 특정 파장을 받을 때 광을 흡수한다. 방사선 흡수체는 예를 들어 꼭지점과 같은 큐브 코너 요소의 일부분에 추가될 수 있다. 큐브 코너 요소를 변형시키기 위한 다른 적합한 방법은 예를 들어 초음파 용접기(ultrasonic welder) 및 스탬퍼(stamper) 중 하나를 사용한 열기계 변형을 포함한다. 초음파 용접기는 공구와 백업 판 사이에서 변형될 기재를 가압시키며, 여기서 공구 및/또는 판은 회전 공구일 수 있다. 이어서 초음파 에너지가 초음파 혼(horn)을 통해 공구에 인가되어 공구가 진동하게 하여서, 혼과 기재 사이의 마찰로 인해 열을 생성한다. 다른 한편으로는, 스탬퍼가 가열되고, 기재의 표면 내로 가압된다.

열전사 인쇄기(thermal printer)가 적어도 하나의 큐브 코너 요소의 일부분을 열 변형시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 변형은 큐브 코너 요소의 열 전단으로서 일어난다. 열 전단은 가열된 저항성 열전사 인쇄기 요소와 하나 이상의 큐브 코너 요소가 서로 접촉하고 상대 운동이 시트에 평행한 평면 내에서 선형일 때 일어난다. 그 결과, 큐브 코너 요소의 일부분의 열 전단이 일어나서, 비교적 평평한 상부와 변위된 체적을 갖는 광학 활성 체적을 생성한다.

전형적으로, 열전사 인쇄기는 주소지정가능한 가열 요소(addressable heating element)의 선형 어레이를 갖춘 인쇄 헤드를 사용하는 디지털 인쇄 장치이다. 가열 요소가 인쇄 공정에 영향을 미치도록 열 조절되는 동안, 인쇄될 기재를 소정 속도로 인쇄 헤드 아래에서 이동시킴으로써 이미지가 형성된다. 이미지 데이터는 화소(픽셀)의 m × n 어레이에 대한 정보와 각각의 요소에 대한 그레이스케일 값을 포함한다. 그레이스케일 값은 각각의 주소지정가능한 가열 요소의 시간, 열 프로파일, 및 온도를 결정한다. 열전사 인쇄기는 기재(예컨대, 재귀반사성 시트류)에 전달되고자 하는 열의 양에 따라 조절될 수 있는 제어식 열 펄스를 갖는다. 그레이스케일 마킹의 기준 값(baseline value)은 예를 들어 장비의 파워 세팅을 통해 조절될 수 있다.

구매가능한 열전사 인쇄기가 큐브 코너 요소를 열 전단하기 위해 상이한 모드로 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 모드는 직접 묘화 모드(direct write mode)로 알려져 있고, (유색 재료를 기재에 전사하기 위해 전형적으로 사용되는) 도너 필름(donor film)을 사용하지 않는다. 오히려, 직접 묘화 모드는 열을 기재의 표면에 직접 가하기 위해 열 요소를 사용한다.

도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d는 본 출원에 따른 예시적인 재귀반사성 시트류의 현미경사진이다. 도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d는 각각 도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d에 도시된 재귀반사성 시트류에 따른 변형된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적의 상부를 도시한다. 도 8a 내지 도 8d에 도시된 재귀반사성 시트류의 큐브 코너 요소는 열전사 인쇄기를 사용하여 열 변형되었다. 도 8a에 도시된 재귀반사성 시트류에서, 열전사 인쇄기는 5의 암도 수준(darkness level)으로 설정되었으며, 이때 인쇄 암도 조절 전위차계는 최대 수준으로 설정되었다. -4°의 입사각과 2°의 관찰각에서의 재귀반사율은 약 130 cd/lux/m²이었다. 도 9a는 도 8a에 도시된 시트류의 각각의 변형된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적의 상부를 도시한다. 도 8b에 도시된 재귀반사성 시트류에서, 열전사 인쇄기는 4의 암도 수준으로 설정되었으며, 이때 인쇄 암도 조절 전위차계는 최대 수준으로 설정되었다. -4°의 입사각과 2°의 관찰각에서의 재귀반사율은 약 310 cd/lux/m²이었다. 도 9b는 도 8b에 도시된 시트류의 각각의 변형된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적의 상부를 도시한다. 도 8c에 도시된 재귀반사성 시트류에서, 열전사 인쇄기는 3의 암도 수준으로 설정되었으며, 이때 인쇄 암도 조절 전위차계는 최대 수준으로 설정되었다. -4°의 입사각과 2°의 관찰각에서의 재귀반사율은 약 580 cd/lux/m²이었다. 도 9d는 도 8c에 도시된 시트류의 각각의 변형된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적의 상부를 도시한다. 도 8d에 도시된 재귀반사성 시트류에서, 열전사 인쇄기는 2의 암도 수준으로 설정되었으며, 이때 인쇄 암도 조절 전위차계는 최대 수준으로 설정되었다. -4°의 입사각과 2°의 관찰각에서의 재귀반사율은 약 850 cd/lux/m²이었다. 도 9d는 도 8d에 도시된 시트류의 각각의 변형된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적의 상부를 도시한다.

큐브 코너 요소를 형성하기 위한 예시적인 중합체는 예를 들어 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 지방족 폴리우레탄과 같은 열가소성 중합체뿐만 아니라 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머와 이들의 혼합물을 포함한다. 큐브 코너 시트류는 예를 들어 미국 특허 제5,691,846호(벤슨(Benson))에 기재된 바와 같이 필름 상에 직접 주조함으로써 제조될 수 있다. 방사선 경화된 큐브 코너를 위한 중합체는 가교결합된 아크릴레이트, 예를 들어 다작용성 아크릴레이트 또는 에폭시와, 단작용성 및 다작용성 단량체와 블렌딩된 아크릴레이트화 우레탄을 포함한다. 또한, 전술된 것과 같은 큐브 코너는 더 유연한 주조 큐브 코너 시트류를 위해 가소화된 폴리염화비닐 필름 상에 주조될 수 있다. 이들 중합체는 열 안정성, 환경 안정성, 투명성, 공구 또는 주형으로부터의 우수한 이형성, 및 반사 코팅을 수용하는 능력을 비롯한 하나 이상의 이유로 바람직하다. 열가소성 중합체는 큐브 코너 요소를 변형시키기 위해 열이 사용될 때 특히 유용하다.

프리즘형 재귀반사성 시트류는 예컨대 예비성형된 시트에 큐브 코너 요소의 어레이를 엠보싱함으로써 또는 유체 재료를 주형 내에 주조함으로써 일체형 재료로서 제작될 수 있다. 대안적으로, 재귀반사성 시트류는 큐브 코너 요소를 예비성형된 필름에 맞대어 주조함으로써 또는 예비성형된 필름을 예비성형된 큐브 코너 요소에 라미네이팅함으로써 층상 제품으로서 제작될 수 있다. 큐브 코너 요소는 약 1.59의 굴절률을 갖는 대략 0.5 mm 두께의 폴리카르보네이트 필름 상에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 재귀반사성 시트류를 제조하는 데 유용한 재료는, 치수 안정되고 내구성이 있으며 내후성을 갖고 원하는 구성으로 쉽게 형성가능한 재료이다. 일반적으로, 전형적으로 열과 압력 하에서 형성가능한 임의의 광학 투과성 재료가 사용될 수 있다.

시트류는 또한 필요에 따라 착색제, 염료, UV 흡수체 또는 별개의 UV 흡수 층, 및 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 오염물질로부터 큐브 코너 요소를 밀봉하는 배킹 층(즉, 밀봉 필름)이 또한 접착제 층과 함께 사용될 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 큐브 코너 요소는 밀봉 필름을 통해 변형된다. 대안적으로, 큐브 코너 요소는 밀봉 필름, 접착제 층, 및 이형 필름, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 2개를 포함하는 다층 구조체를 통해 변형될 수 있다.

도 10a, 도 10b, 도 10c, 및 도 10d는 큐브 코너 요소의 쌍의 단면의 SEM 사진이다. 도 10d는 한 쌍의 최초 큐브 코너 요소(즉, 변형되지 않은 큐브 코너 요소)를 도시한다. 최초 큐브 코너 요소의 재귀반사율은 약 1100 cd/lux/m²으로 측정되었다. 도 10a, 도 10b 및 도 10c는 각각 본 출원에 따른 한 쌍의 변형된 큐브 코너 요소를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 도시된 각각의 큐브 코너 요소의 꼭지점은 열 전단되어 광학 활성 체적의 감소와, 이에 따른 재귀반사율의 감소로 이어졌다. 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시된 열 전단된 큐브 코너 요소는 각각 약 30 cd/lux/m², 400 cd/lux/m² 및 920 cd/lux/m²의 측정된 재귀반사율을 가졌다.

본 출원은, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, m개 행과 n개 열을 갖는 이미지 요소 또는 화소(픽셀)의 규칙적인 어레이(regular array)를 포함하는 재귀반사 그레이스케일 이미지를 기술한다. 각각의 픽셀은 또한 하나 이상의 큐브 코너 요소를 포함하며, 여기서 주어진 픽셀 내의 큐브 코너 요소는 유사한 광학 활성 체적 및 활성 체적 높이를 갖는다. 도 12는 도 11에 도시된 m × n 매트릭스의 3개의 인접한 이미지 요소(픽셀)를 예시한다. 각각의 픽셀은 3개 행의 큐브를 포함하는 것으로 도시되며, 이때 각각의 행은 또한 픽셀당 총 9개의 동일한 기하학적 구조의 큐브에 대해 동일한 기하학적 구조를 갖는 3개의 큐브를 포함한다. 도시된 큐브의 개수는 본 출원의 단지 예시에 불과하고, 더 많거나 더 적은 큐브 코너 요소가 각각의 픽셀에 존재할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 또한, 각각의 픽셀에 대한 포맷(format)이 변할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 각각의 픽셀의 형상은 정사각형, 원형, 삼각형, 직사각형, 육각형, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 도 12에 도시된 각각의 픽셀은 집합적으로 그레이스케일 마킹을 형성하는 인지된 휘도 값 (x1 ― x3의 범위)을 갖는다.

각각의 픽셀의 TLR 값은 기하 광학 및 광선 추적(geometric optics and ray tracing)의 원리에 기초하여 계산될 수 있다. 도 13 및 도 14는 약 0, 10, 20, 30, 40 및 50도의 입사각과 약 0 및 90도의 배향에서 예시적인 재귀반사성 시트류에 대한 계산된 TLR 대 퍼센트 변위된 체적 높이(Hx)(%)를 예시한다. 원하는 큐브 코너 요소의 3D 모델을 구축하도록 컴퓨터 소프트웨어에 데이터를 입력함으로써 모델링을 수행하였다. 58, 58 및 64도의 끼인각(included angle)을 가지며 약 1.5의 굴절률을 갖는 재료로 제조된 절두 큐브 코너 요소를 생성하였다.

변형된 큐브 코너 요소를 큐브 코너 요소의 꼭지점의 변형에 의해 형성된 추가의 면을 포함하는 것으로 구성하였다. 이러한 예시적인 실시 형태에서, 추가의 면은 절두 큐브 코너 요소의 밑면에 평행한 것으로 고려되었다. 본 출원에 따르면, 추가의 면이 밑면에 평행할 필요가 없다는 것이 이해되어야 한다. 큐브 코너 요소의 밑면과 추가의 면 사이의 거리가 활성 체적 높이(Ho 또는 Hd)이다. 변형된 큐브 코너 요소의 높이는 그것의 최초 높이로부터 활성 체적 높이 또는 대안적으로 변위된 체적 높이의 감소비(fractional reduction)로 정의되는 양만큼 감소되었다. 일련의 광선에 의해 취해진 경로(큐브 코너 요소의 밑면의 전체 영역을 커버함)를 계산하였다.

계산에는 (내부 전반사로 인한 완전 반사이건 임계각보다 작은 각도로 면에 충돌하는 것으로 인한 부분 반사이건 간에) 큐브 면 각각에서의 반사의 영향을 포함되었다. 큐브 코너 요소의 광학 활성 체적 내에 포함된 모든 3개의 면으로부터 반사되는(그리고 그에 따라 재귀반사를 겪는) 모든 광선의 총 광속(flux)을 큐브 코너 요소에 입사하는 총 개시 광속(starting flux)으로 나누어 이러한 큐브 코너 요소에 대한 총 광 귀환(TLR)을 결정하였다. 이러한 TLR 계산을, 큐브 코너 어레이 내에 포함된 대응 큐브 코너 요소(이전의 큐브 코너 요소와 동일하지만 큐브 코너 요소 어레이의 밑면 평면에 수직한 축을 중심으로 180도 회전됨)에 대해 반복하였다. 이들 두 TLR 값을 평균하여, 고려 중인 특정 입사각과 배향각에서 큐브 코너 어레이에 대한 평균 TLR을 결정하였다. 이러한 계산을, 활성 체적 높이 값의 증가하는 감소비(감소하는 큐브 코너 높이를 나타냄)에 대해 반복하였다. 이러한 전체 계산 절차를, 관심 있는 다른 입사각과 배향각에 대해 반복하였다.

이러한 설계의 최초 큐브 코너 요소(즉, 변위된 체적 높이를 갖지 않음)는 0도 입사각과 0도 배향에 대해 약 58%의 TLR (입사광의 귀환)을 갖는 것으로 계산되었다. 이러한 TLR 값은 (2ⁿ ― 1)의 그레이스케일 값에서 백색에 해당하며, 여기서 n은 이미지의 비트 심도이다. 최초 체적 높이의 약 70%에 해당하는 변위된 체적 높이를 갖는 변형된 큐브 코너 요소에 대한 TLR은 약 3%로 계산되었다. 이러한 TLR 값은 흑색과 0의 그레이스케일 값에 해당할 것이다. 이어서, 중간 그레이스케일 값은 가능하게는 그레이스케일 곡선의 중간 톤 영역(midtone region)에 더 많은 데이터 값을 할당하는 비-선형 이미지 감마-조절 함수를 사용하여 수학적으로 결정되며, 여기서 사람 시력이 그레이스케일 값을 더 쉽게 식별할 수 있다.

본 출원의 일 실시 형태에서, 픽셀당 큐브 코너 요소의 개수(z)는 큐브 코너 피치(P_c)와 인쇄기 피치(P_p)의 비에 의해 결정된다. 정사각형 픽셀의 경우, 큐브 코너 요소의 개수는 방정식 z = (P_p)²/(P_c)²를 사용하여 계산될 수 있다. 전형적으로, 구매가능한 저항성 열전사 인쇄기는 각각 169 마이크로미터와 85 마이크로미터의 도트 피치(dot pitch)에 해당하는, 인치당 150개 내지 300개 픽셀(인치당 픽셀: ppi)의 도트 (주소지정가능) 해상도를 갖는다. 아래의 실시예에 사용되는 재귀반사성 시트류는 4 밀(100 마이크로미터)의 큐브 코너 요소 피치를 갖는다. 결과적으로, 150 ppi 인쇄기의 사용은 픽셀당 대략 3개의 큐브 코너 요소를 갖는 이미지를 생성한다.

다른 실시 형태에서, 인쇄기 피치는 다수의 주소지정가능한 인쇄기 요소를 하나의 대형 메타-픽셀(meta-pixel)로서 포함할 수 있다. 이러한 실시 형태는 대형 포맷 그레이스케일 이미지를 생성하는 데 특히 유용하다.

본 출원에서, 인쇄 헤드와 재귀반사성 시트류를 정렬시킬 필요는 없다. 따라서, 시트류 상의 픽셀이 큐브 코너의 패턴에 대해 회전되거나 병진 운동될 수 있다. 픽셀은 최초 큐브 코너 요소 및 변형된 큐브 코너 요소를 포함할 수 있다. 또한, 인쇄기 상의 열 저항성 요소들 사이의 영역에 해당하는 최초 큐브 코너 요소가 있을 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 각각의 픽셀은 많은 (예컨대, 100개 초과의) 큐브 코너 요소를 포함한다. 그러한 실시 형태에서, 하프-토닝(half-toning) 및 미드-토닝(mid-toning)과 같은 공간 변조 기술(spatial modulation technique)이 유효 그레이스케일 값을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일 예에서, 공간 변조는 최초 큐브 코너 요소(즉, 변위된 체적 높이(Hx)가 0%임)와 완전히 변형된 재귀반사 큐브 코너(변위된 체적 높이(Hx)가 100%임)의 공간 평균에 기초한다. 다양한 TLR 값이 단일 픽셀 내의 각각의 큐브 코너 요소의 개수에 의해 결정된다. 공간 변조 기술을 사용함으로써 하프-토닝과 같은 인쇄 기술의 규칙적이거나 확률적인 도트 패턴화와의 통합이 가능하게 된다.

본 출원은 또한 재귀반사성 시트류 상의 시임 용접부, 타일링 라인 및/또는 결함에 의해 유발되는 콘트라스트를 최소화시키기 위해 사용될 수 있다. 시임 용접부, 타일링 라인 및/또는 결함은 재귀반사 조건 하에서 주위 영역보다 더 어둡게 보이는 큐브 코너 요소를 전형적으로 포함한다. 그렇지 않았으면 더 밝았을 재귀반사성 용품에 미치는 더 어두운 이들 영역의 광학적 영향을 최소화시키기 위한 하나의 방법은 시임/타일링 라인 부근의 큐브 코너 요소를 제어가능하게 변형시키고, 이웃한 큐브 코너 요소의 광학 활성 체적을 선택적으로 감소시키고, 재귀반사율 구배를 생성하는 것이다. 더 어두운 영역 부근의 구배는 그 외양을 부드럽게 하여, 상기 영역들을 덜 뚜렷하게 할 수 있다. 또한, 재귀반사성 시트류의 외양에 미치는 어두운 영역의 유해한 영향은 어두운 영역 부근을 제외하고 시트류 상의 모든 곳에서 큐브 코너 요소를 제어가능하게 변형시켜서, 시트류의 평균 재귀반사 휘도를 감소시켜 시트류의 재귀반사 휘도의 가변성을 감소시킴으로써 최소화될 수 있다.

본 출원의 방법의 하나의 이점은 종래의 재귀반사성 시트류를 변경시킴으로써 재귀반사성 용품의 광학 특성을 맞출 수 있는 것과 관련된다. 본 출원에 따른 예시적인 방법은 평평한 주 표면과 평평한 주 표면의 반대쪽의 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 입수하는 단계로서, 상기 구조화된 표면은 꼭지점에서 만나는 3개의 상호 수직 면을 갖춘 큐브 코너 요소를 포함하는, 입수 단계와; 상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부의 꼭지점을 열 변형시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 최초 큐브 높이의 5% 미만이 변형된다. 다른 실시 형태에서, 최초 큐브 높이의 10% 미만이 변형된다. 또 다른 실시 형태에서, 최초 큐브 높이의 15% 미만이 변형된다.

다른 실시 형태에서, 재귀반사성 시트류를 형성하는 예시적인 방법은 평평한 주 표면과 평평한 주 표면의 반대쪽의 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 입수하는 단계로서, 상기 구조화된 표면은 꼭지점에서 만나는 3개의 상호 수직 면을 갖춘 큐브 코너 요소와 큐브 코너 요소 상에 배치되는 반사 층을 포함하는, 입수 단계와; 큐브 코너 요소 중 적어도 일부에 열을 가하는 단계로서, 상기 큐브 코너 요소의 적어도 일부 또는 가열된 큐브 코너 요소의 반사 층이 변형되는, 열을 가하는 단계를 포함한다. 반사 층은 변형, 파열, 또는 변위될 수 있다. 그 결과, 하부의 큐브 코너 요소의 일부분이 노출될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 반사 층은 금속 코팅이다. 다른 실시 형태에서, 반사 층은 다층 광학 필름이다.

용어 "시트류"는 일반적으로 약 1 mm 이하 정도의 두께를 갖는 용품 및 큰 샘플에서 용이한 수송을 위해 롤로 밀착 권취될 수 있는 용품을 지칭한다.

재귀반사성 시트류 용품은 표지판 및 번호판 용품들에 사용될 수 있다.

본 출원의 예시적인 실시 형태는 후술되는 실시 형태를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.

제1 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하고, 상기 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점이 열 변형되어 변형된 큐브 코너 요소를 생성한다.

제2 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, 변형된 큐브 코너 요소가 1% 이상의 변위된 활성 체적 높이를 갖는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제3 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 2의 재귀반사성 시트류로서, 변위된 활성 체적 높이는 5% 이상인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제4 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, 큐브 코너 요소에 인접한 반사 층을 추가로 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제5 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 4의 재귀반사성 시트류로서, 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제6 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, 변형된 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제7 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 6의 재귀반사성 시트류로서, 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제8 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 6 또는 실시 형태 7의 재귀반사성 시트류로서, 2개의 인접한 변형된 큐브 코너 요소들 사이의 열가소성 브리지를 추가로 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제9 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, 큐브 코너 요소 중 50% 이상이 열 변형된 큐브 코너 요소인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제10 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, ASTM D4596-09에 따른 0도와 90도 배향에서의 변형된 큐브 코너 요소의 평균 재귀반사 계수는 -4도의 입사각과 0.2도의 관찰각에 대해 약 70 cd/lux/m² 내지 약 250 cd/lux/m²이고, 시트류는 백색 또는 은색 중 하나인 색을 갖는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제11 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 1의 재귀반사성 시트류로서, 변형된 큐브 코너 요소는 마킹을 형성하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제12 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 11의 재귀반사성 시트류로서, 마킹은 그레이스케일 마킹인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제13 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 11 또는 실시 형태 12의 재귀반사성 시트류로서, 마킹은 보안 마크를 형성하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제14 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 13의 재귀반사성 시트류로서, 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제15 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되, 상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부는 열 전단되고, 열 전단된 큐브 코너 요소는 그레이스케일 마킹을 형성한다.

제16 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15의 재귀반사성 시트류로서, 그레이스케일 마킹은 제1 감소된 광학 활성 체적을 갖는 제1 복수의 변형된 큐브 코너 요소를 포함하는 제1 픽셀; 및 제1 감소된 광학 활성 체적과 상이한 제2 감소된 광학 활성 체적을 갖는 제2 복수의 변형된 큐브 코너 요소를 포함하는 제2 픽셀을 추가로 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제17 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15 또는 실시 형태 16의 재귀반사성 시트류로서, 그레이스케일 마킹은 그래픽 및 사진 이미지 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제18 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15의 재귀반사성 시트류로서, 그레이스케일 마킹은 보안 마크를 형성하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제19 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 18의 재귀반사성 시트류로서, 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제20 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15의 재귀반사성 시트류로서, 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제21 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 20의 재귀반사성 시트류로서, 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제22 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15의 재귀반사성 시트류로서, 열 전단된 큐브 코너 요소는 50% 이상의 감소된 광학 활성 체적을 갖는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제23 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 22의 재귀반사성 시트류로서, 감소된 광학 활성 체적은 70% 이상인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제24 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 15의 재귀반사성 시트류로서, 큐브 코너 요소에 인접한 반사 층을 추가로 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제25 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 24의 재귀반사성 시트류로서, 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제26 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 시트류에 관한 것으로, 이 재귀반사성 시트류는 감소된 광학 활성 체적을 갖는 변형된 큐브 코너 요소의 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 포함하며, 어레이는 다수의 픽셀, 제1 총 광 귀환 값을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제1 픽셀과, 상기 제1 픽셀에 인접하며 상기 제1 총 광 귀환 값과 상이한 제2 총 광 귀환 값을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제2 픽셀을 포함한다.

제27 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 26의 재귀반사성 시트류로서, 제1 및 제2 픽셀은 마킹을 형성하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제28 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 27의 재귀반사성 시트류로서, 마킹은 그레이스케일 마킹인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제29 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 27 또는 실시 형태 28의 재귀반사성 시트류로서, 마킹은 보안 마크를 형성하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제30 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 29의 재귀반사성 시트류로서, 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제31 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 26의 재귀반사성 시트류로서, 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제32 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 31의 재귀반사성 시트류로서, 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인 재귀반사성 시트류에 관한 것이다.

제33 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 용품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 입수하는 단계; 및 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점을 열 변형시키는 단계를 포함한다.

제34 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 33의 방법으로서, 큐브 코너 요소는 반사 층을 추가로 포함하는 방법에 관한 것이다.

제35 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 34의 방법으로서, 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인 방법에 관한 것이다.

제36 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 33의 방법으로서, 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는 방법에 관한 것이다.

제37 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 36의 방법으로서, 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인 방법에 관한 것이다.

제38 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 33의 방법으로서, 큐브 코너 요소는 열전사 인쇄기, 초음파 용접기 및 핫 스탬퍼(hot stamper) 중 적어도 하나를 사용하여 열 변형되는 방법에 관한 것이다.

제39 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 38의 방법으로서, 큐브 코너 요소는 열전사 인쇄기를 사용하여 열 변형되는 방법에 관한 것이다.

제40 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 39의 방법으로서, 열전사 인쇄기는 직접 묘화 모드로 설정되는 방법에 관한 것이다.

제41 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 33의 방법으로서, 열 변형된 큐브 코너 요소는 마킹을 형성하는 방법에 관한 것이다.

제42 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 41의 방법으로서, 마킹은 그레이스케일 패턴인 방법에 관한 것이다.

제43 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 41 또는 실시 형태 42의 방법으로서, 마킹은 보안 마크를 형성하는 방법에 관한 것이다.

제44 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 43의 방법으로서, 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, QR 코드, 숫자, 영숫자 문자, 및 표시 바 코드 중 하나인 방법에 관한 것이다.

제45 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 42의 방법으로서, 그레이스케일 마킹은 공간 변조를 사용하여 생성되는 방법에 관한 것이다.

제46 실시 형태에서, 본 출원은 재귀반사성 용품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 복수의 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 입수하는 단계; 및 큐브 코너 요소 중 적어도 일부를 열 전단하는 단계를 포함하고, 열 전단된 큐브 코너 요소는 그레이스케일 마킹을 형성한다.

제47 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 그레이스케일 마킹은 보안 마크를 형성하는 방법에 관한 것이다.

제48 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인 방법에 관한 것이다.

제49 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는 방법에 관한 것이다.

제50 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 49의 방법으로서, 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인 방법에 관한 것이다.

제51 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 열 전단된 큐브 코너 요소는 50% 이상의 감소된 광학 활성 체적을 갖는 방법에 관한 것이다.

제52 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 열 전단된 큐브 코너 요소는 약 1 내지 약 30%의 변위된 체적 높이를 갖는 방법에 관한 것이다.

제53 실시 형태에서, 본 출원은 실시 형태 46의 방법으로서, 그레이스케일 마킹은 직접 묘화 모드로 열전사 인쇄기 중 하나를 사용하여 형성되는 방법에 관한 것이다.

실시예

종점에 의한 모든 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하도록 의도된다 (즉, 범위 1 내지 10은 예를 들어 1, 1.5, 3.33, 및 10을 포함한다).

당업자라면, 전술된 실시 형태 및 구현 형태의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시 형태 및 구현 형태의 상세 사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 출원의 다양한 변경과 변화가 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 오직 하기의 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

실시예 1

평평한 표면과 평평한 표면의 반대쪽의 구조화된 표면을 포함하는 재귀반사성 시트류를 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2010/0103521호(스미스 등)에 개괄적으로 기재된 바와 같이 제조하였으며, 상기 구조화된 표면은 복수의 큐브 코너 요소를 포함한다. 미국 뉴욕주 소재의 무어스(Mooers)에 의해 제조되고 판매되는 "케이앤드와이 다이아몬드"(K&Y Diamond)와 같은 고정밀 다이아몬드 공구를 사용하여 기계가공가능 금속 상에 3개의 홈을 커팅함으로써 공구를 준비하였다. 이 공구는 주 홈 피치(primary groove pitch)가 3.2 밀이고 밑각이 61도씩인 이등변 삼각형(isosceles base triangle)을 포함하였다. (미국 펜실베이니아주 소재의 모베이 코포레이션(Mobay Corporation)에 의해 상표명 "마크롤론(MAKROLON) 2407"로 입수되는 것과 같은) 287.8℃ (550℉)의 온도의 용융된 폴리카르보네이트 수지를 가열된 공구 상에 주조하였다. 큐브 리세스(recess)를 충전하는 것과 동시에, 추가 폴리카르보네이트를 대략 102 마이크로미터 (0.004 인치)의 두께로 공구 위에서 연속적인 랜드 층 내에 침착시켰다. 표면 온도가 대략 190.6℃ (375℉)였을 때 이전에 압출된 51 마이크로미터 (0.002 인치) 두께의 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 필름을 연속 폴리카르보네이트 랜드 층의 상부 표면 상에 라미네이팅하였고, 층상 용품을 공구로부터 제거하기 전에 냉각시켰다. 재귀반사율(RA)을 휴대용 재귀반사율측정기(retroreflectometer)(덴마크 소재의 델타(Delta)로부터의 모델 "델타 레트로사인 GR3"(DELTA RETROSIGN GR3))를 사용하여, ASTM E-1709-09 "0.2도 관찰각에서 휴대용 재귀반사율측정기를 사용하여 재귀반사성 표지판을 측정하기 위한 표준 시험 방법"(Standard Test Method for Measurement of Retroreflective Signs Using a Portable Retroreflectometer at a 0.2 Degree Observation Angle)에 개설된 절차에 따라 측정하였다. 0.2° 관찰각과 -4° 입사각에서의 RA는 약 839 cd/lux/m²이었다.

재귀반사성 시트류의 큐브 코너 요소의 일부분을 직접 묘화 모드로 구성된 직접/열전사 인쇄기(노스 캐롤라이나주 샬럿 소재의 사토 아메리카 인크.(SATO America, Inc.)로부터 입수되는 모델 "사토 M10e")를 사용하여 열 전단하였다. 재귀반사성 시트류를 구조화된 표면이 열 인쇄 헤드를 향해 배향된 상태로 인쇄기 내에 로딩하였고, 열을 사전결정된 흑색 정사각형 패턴에 따라 큐브 코너 요소에 선택적으로 가하였다. 도 3은 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조된 재귀반사성 시트류의, 디지털 카메라(뉴욕주 레이크 석세스 소재의 캐논 유에스에이(Canon USA)로부터 입수가능한 모델 G11)로 촬영된 디지털 사진이다. 알 수 있는 바와 같이, 큐브 코너 요소의 꼭지점이 용융되었고, 2개의 인접한 열 전단된 큐브 코너 요소들 사이에 용융된 재료의 "브리지"가 형성되었다. 변형된 재귀반사성 시트류의 측정된 재귀반사율은 1의 암도 수준으로부터 5의 암도 수준에 이르는 출력 설정(power setting)을 사용할 때 그리고 인쇄 암도 조절 전위차계가 최대 수준으로 설정된 상태에서 약 123 내지 576 cd/lux/m²의 범위였다.

실시예 2

금속 코팅을 큐브 코너 요소에 추가로 적용한 것을 제외하고는, 재귀반사성 시트류를 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하였다. 실시예 1에 기술된 절차를 사용하여, 약 1050 cd/lux/m²의 재귀반사율이 측정되었다.

이어서, 금속화된 시트류를 구조화된 표면이 인쇄 헤드를 향하는 상태로 인쇄기 내에 로딩하였다. 도 7은 실시예 4의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 큐브 코너 요소에 열을 선택적으로 가하여, 금속 코팅의 연화와 유동("링클링"(wrinkling))을 유발하였다. 도 5에 도시된 어두운 영역은 반사 금속 코팅이 변형되고, 파열되고, 그리고 요소의 꼭지점으로부터 변위되어 하부의 큐브 코너 요소를 열 전단한 영역에 해당한다. 열 전단된 재귀반사성 시트류의 측정된 재귀반사율은 인쇄 암도 조절 전위차계가 최소 수준으로 설정된 1의 암도 수준으로부터 인쇄 암도 조절 전위차계가 최대 수준으로 설정된 5의 암도 수준에 이르는 출력 설정을 사용할 때 약 10 내지 949 cd/lux/m²의 범위였다.

실시예 3

레오나르도 다 빈치가 그린 모나리자의 이미지가 선택된 패턴이었고 인쇄기 상에 로딩되었던 것을 제외하고는, 열 전단된 큐브 코너 요소를 포함하는 재귀반사성 시트류를 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하였다. 재귀반사성 시트류의 구조화된 표면의 일부분을 그 수준이 변하는 열에 노출시켜, 큐브 코너 요소를 선택적으로 변형시켰다. 예를 들어 모나리자의 모발과 의복에 해당하는 영역과 같은 이미지의 더 어두운 영역에 더 많은 열을 가하였다. 도 6a는 디지털 카메라를 사용하여 확산 가시 광 조건 하에서 촬영된 실시예 3의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 도 6b는 섬광등과 디지털 카메라를 사용하여 가시 재귀반사 조건 하에서 촬영된 실시예 3의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 확산 가시 조건 하에서, 모나리자의 모발과 의복은 더 밝게 보인다. 위에서 설명된 바와 같이, 더 높은 온도에 노출되었던 큐브 코너 요소는 더 큰 변위된 체적 및 변위된 체적 높이를 갖는다. 그 결과, 열 전단된 큐브 코너 요소의 불균일한 표면에 입사할 때 더 많은 광이 산란된다. 재귀반사 조건 하에서, 산란된 광은 관찰자에게로 귀환하지 않으며, 따라서 더 큰 변위된 체적 및 변위된 체적 높이가 관찰자에게는 어둡게 보인다.

실시예 4

음영이 변하는 구체의 4개의 열을 갖춘 패턴을 선택하였던 것을 제외하고는, 열 전단된 큐브 코너 요소를 포함하는 재귀반사성 시트류를 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하였다. 도 7a는 확산 가시광 조건 하에서 촬영된 실시예 4의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 도 7b는 재귀반사 조건 하에서 촬영된 실시예 4의 재귀반사성 시트류의 디지털 사진이다. 실시예 3과 유사하게, 더 높은 온도에 노출되었던 큐브 코너 요소는 확산 조건 하에서 더 밝게 보이는 반면(예컨대, 상부 2개 열의 구체의 윤곽과 하부 2개 열의 구체의 중심), 더 낮은 온도에 노출된 큐브 코너 요소는 더 적게 열 전단되었으며, 따라서 재귀반사 조건 하에서 더 밝게 보인다. 이 이미지는 상기 이미지에 걸친 재귀반사율의 반경방향 구배를 보여준다.

Claims

꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되,
상기 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점이 열 변형되어 변형된 큐브 코너 요소를 생성하는,
재귀반사성 시트류(retroreflective sheeting).
제1항에 있어서, 변형된 큐브 코너 요소는 1% 이상의 변위된(displaced) 활성 체적 높이를 갖는, 재귀반사성 시트류.
제2항에 있어서, 상기 변위된 활성 체적 높이는 5% 이상인, 재귀반사성 시트류.
제1항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소에 인접한 반사 층을 추가로 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제4항에 있어서, 상기 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제1항에 있어서, 상기 변형된 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제6항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 및 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제6항 또는 제7항에 있어서, 2개의 인접한 변형된 큐브 코너 요소들 사이의 열가소성 브리지(bridge)를 추가로 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제1항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소 중 50% 이상이 열 변형되는, 재귀반사성 시트류.
제1항에 있어서, ASTM D4596-09에 따른 0도와 90도 배향에서의 상기 변형된 큐브 코너 요소의 평균 재귀반사 계수는 -4도의 입사각과 0.2도의 관찰각에 대해 약 70 cd/lux/m² 내지 약 250 cd/lux/m²이고, 상기 시트류는 백색 또는 은색 중 하나인 색을 갖는, 재귀반사성 시트류.
제1항에 있어서, 상기 변형된 큐브 코너 요소는 마킹(marking)을 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제11항에 있어서, 상기 마킹은 그레이스케일(grayscale) 마킹인, 재귀반사성 시트류.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 마킹은 보안 마크를 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제13항에 있어서, 상기 보안 마크는 형상(shape), 도형(figure), 심벌(symbol), 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시(indicia) 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되,
상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부는 열 전단된(thermally sheared) 큐브 코너 요소이고,
상기 열 전단된 큐브 코너 요소는 그레이스케일 마킹을 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제15항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은
제1 감소된 광학 활성 체적(optically active volume)을 갖는 제1 복수의 열 전단된 큐브 코너 요소를 포함하는 제1 픽셀; 및
상기 제1 감소된 광학 활성 체적과 상이한 제2 감소된 광학 활성 체적을 갖는 제2 복수의 열 전단된 큐브 코너 요소를 포함하는 제2 픽셀
을 추가로 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은 그래픽 및 사진 이미지 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은 보안 마크를 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제18항에 있어서, 상기 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제15항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제20항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제15항에 있어서, 상기 열 전단된 큐브 코너 요소의 각각은 50% 이상의 감소된 광학 활성 체적을 갖는, 재귀반사성 시트류.
제22항에 있어서, 상기 각각의 열 전단된 큐브 코너 요소의 감소된 광학 활성 체적은 70% 이상인, 재귀반사성 시트류.
제15항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소에 인접한 반사 층을 추가로 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제24항에 있어서, 상기 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
감소된 광학 활성 체적을 갖는 변형된 큐브 코너 요소의 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 포함하되,
상기 어레이는, 다수의 픽셀, 제1 총 광 귀환 값(light return value)을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제1 픽셀, 및 상기 제1 픽셀에 인접하며 상기 제1 총 광 귀환 값과 상이한 제2 총 광 귀환 값을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 제2 픽셀을 포함하는,
재귀반사성 시트류.
제26항에 있어서, 상기 제1 및 제2 픽셀은 마킹을 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제27항에 있어서, 상기 마킹은 그레이스케일 마킹인, 재귀반사성 시트류.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 마킹은 보안 마크를 형성하는, 재귀반사성 시트류.
제29항에 있어서, 상기 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
제26항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는, 재귀반사성 시트류.
제31항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인, 재귀반사성 시트류.
꼭지점에서 만나는 3개의 대체로 수직한 면을 갖는 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 제공하는 단계; 및
상기 큐브 코너 요소 중 30% 이상의 꼭지점을 열 변형시켜 변형된 큐브 코너 요소를 형성하는 단계
를 포함하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제33항에 있어서, 큐브 코너 요소의 후면 상에 반사 층을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제34항에 있어서, 상기 반사 층은 금속 코팅 및 다층 광학 필름 중 하나인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제36항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열전사 인쇄기(thermal printer), 초음파 용접기(ultrasonic welder) 및 핫 스탬퍼(hot stamper) 중 적어도 하나를 사용하여 열 변형되는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제38항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열전사 인쇄기를 사용하여 열 변형되는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제39항에 있어서, 상기 열전사 인쇄기는 직접 묘화 모드(direct writing mode)로 설정되는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 열 변형된 큐브 코너 요소는 마킹을 형성하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 마킹은 그레이스케일 마킹인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제41항 또는 제42항에 있어서, 상기 마킹은 보안 마크를 형성하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제43항에 있어서, 상기 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, QR 코드, 숫자, 영숫자 문자, 및 표시 바 코드 중 하나인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제42항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은 공간 변조(spatial modulation)를 사용하여 생성되는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
복수의 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 재귀반사성 시트류를 제공하는 단계; 및
상기 큐브 코너 요소 중 적어도 일부를 열 전단하는 단계
를 포함하되, 열 전단된 큐브 코너 요소는 그레이스케일 마킹을 형성하는,
재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은 보안 마크를 형성하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 상기 보안 마크는 형상, 도형, 심벌, 디자인, 문자, 숫자, 바 코드, QR 코드, 영숫자 문자, 및 표시 중 하나인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 상기 큐브 코너 요소는 열가소성 중합체를 포함하는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제49항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 폴리(카르보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리우레탄, 이들의 에틸렌 공중합체 및 이오노머, 및 이들의 혼합물 중 하나인, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 각각의 열 전단된 큐브 코너 요소는 50% 이상의 감소된 광학 활성 체적을 갖는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 각각의 열 전단된 큐브 코너 요소는 약 1 내지 약 30%의 변위된 체적 높이를 갖는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 상기 그레이스케일 마킹은 직접 묘화 모드로 열전사 인쇄기를 사용하여 형성되는, 재귀반사성 용품의 제조 방법.